润滑油中主要成分分析检测方案(液质联用仪)

「应用纪要]WatersTHE SCIENCE OF WHAT'S POSSIBLE. [应用纪要] ASAP与离子度度质谱相结合用于新鲜润滑油和废润滑油分析 Hilary Major'、Martin Selby2、Martin Green、Kevin Giles'、Alistair Wallace 1沃特世公司(Floats Road， Wythenshawe， Manchester， M23 9LZ， UK)； 2Shell Global Solution (P.O.Box1， Chester， UK) 简介 大气压固相分析探头(ASAP)是McEwen1等人于2005年推出的一系列常压电离技术，近年来出现的电喷雾解吸电离(DESI)2和实时直接分析(DART)3支属该技术范畴。这些技术能够在大气压下直接分析样品，只需极少的样品制备步骤甚至无需制备样品，也无需进行色谱分离。ASAP尤其适用于分析挥发性或半挥发性的液体和固体。工业业谱实验室经常需要分析多组分基质中的复杂混合物。为了全面分析复杂性较高的样品，分析人员可能需要采取多种技术联用的策略(如GC/MS和LC/MS)。润滑油组分分析就是此类分析的一个典型例子。润滑油通常由矿物油基础油以及抗氧化剂和添加剂调和而成。这种包含多种挥发性和极性差异极大的化合物的油/添加剂复合包，给分析人员带来了很大挑战。 本文介绍了将ASAP(图1)与Synapt G2高清质谱仪(HDMS)上的离子淌度装置相结合用于快速检测和鉴定新鲜润滑油及废润滑油中添加剂和组成的研究。 Synapt G2结合比上一代仪器更高效的淌度和更高分辨率的ToF，以及新型检测系统，可在更宽动态范围提供新纬度的高分辨率精确质量检测性能，是分析如润滑油样复杂样品的理想之选。 本研究使用创新软件工具DriftScope 2来解析数据，该软件新增的峰检测功能可对多维IMS-MS数据进行可视化、数据处理和操作。 图1. Synapt G2 HDMS和ASAP离子源示意图。 ASAP IMS-MS分析 使用ASAP将新鲜润滑油和废润滑油直接引入配备IMS装置的Synapt G2 HDMS质谱仪的大气压电离源中。样品在加热的氮气脱溶剂气中汽化，然后通过APCI电晕放电实现电离。除了提供可通过电荷转移形成自由基阳离子的干燥氮气气氛，还通过LockSpray接口向离子源中引入了甲醇，以促进润滑油中的添加剂形成[M+H]+离子。使用离子淌度分离采集质谱图，然后使用3D峰检测算法处理IMS-MS数据，得到各物质的单一漂移时间、m/z和强度值。原始数据以及检测到的峰位置通过DriftScope 2可视化软件显示出来。该软件还用来从复杂数据中提取了感兴趣的区域。 结果 图2.采用氮气气氛(上图)和甲醇气氛(下图)分析纯矿物油的结果。 图2展示了采用干燥氮气气氛以及向离子源中加入甲醇的气氛分析矿物油基础油所得的质谱图。 在干燥氮气气氛下获得的矿物油基础油的m/Z-IMS淌度漂移时间图如图3所示，图中检出峰的顶点互相重叠。图中可清晰地观察到与不同系列同系物相关的对角谱带。 图3.在干燥氮气气氛下得到的矿物油m/Z-IMS漂移时间图。 分析含0.25%酯类添加剂的润滑油所得的结果如图4所示。 图4.采用干燥氮气(上图)和甲醇气氛(下图)分析含0.25%酯添加剂的新鲜润滑油所得的结果。 在甲醇气氛下采集的质谱图清晰显示了添加剂的元素组成，如图5所示。由图可见样品中含有三羟甲基丙烷(TMP)酯添加剂(m/z 369和397处)。m/z296和422处的峰分别代表单壬基和二壬基二苯胺。这些是常用的抗氧化剂。在干燥氮气气氛下采集到的质谱图中也可观察到自由基阳离子形式的二壬基二苯胺(图4的m/z421处)。 在氮气气氛下获得的润滑油淌度图如图6所示，图中还展示了总质谱图中的一小部分，以及使用DriftScope 2对淌度图中同一质量范围进行提取所得的谱图。 图5.新鲜润滑油中检出的添加剂的元素组组报告。 图6.新鲜润滑油的m/z-漂移时间图、提取自淌度图的提取质谱图(上图)，以及同一质量范围的总质谱图(下图)。m/z 491和503附近的峰簇仅仅是所有组分中极其微量的组分。 图7.废润滑油的m/z-漂移时间图以及提取质谱图，展示了使用氮气气氛得到的具有丙氧基重复单元的聚合物系列的分析结果。 图7展示了废润滑油的尚度图以及提取区域的质谱图，质谱图中显示了具有丙氧基重复单元的聚合物。图8为新鲜润滑油和废润滑油的谱图示例，分析时向离子源气氛中加入了甲醇以促进添加剂电离。 图8.采用甲醇气氛获得的新鲜润滑油(上图)和废润滑油分析结果(下图)。 讨论 参考文献 本研究表明，将ASAP与离子淌度相结合，能够简单快速地表征新鲜润滑油和废润滑油。ASAP可通过电荷转移和质子转移两种机制生成离子，因此能够电离极性不同的多种化合物。通过向离子源气氛中加入甲醇，润滑油组分中添加剂的电离得以增强。借助精确质量测定，我们成功确认了常用TMP酯以及单壬基和二壬基二苯胺添加剂的元素组成。 ( 1. McEwen，C. N.； McKay， R.G.； Larsen， B. S. Anal.Chem.2005，77，7826-7831 ) ( 2. Takats，Z.； Wiseman，J.M.； G ologan， B.； Cooks， R.G. Science 2004， 306，471-473 ) 本文展示的数据都是在未经任何样品制备或色谱分离的情况下采集到的，表明离子淌度可在复杂混合物分离中用作正交分离技术。离子淌度技术与软件工具DriftScope 2相结合，可将数据可视化并从复杂数据中轻松提取出有用信息。借助高分辨率的ToF，我们成功测定了精确质量并将润滑油组分中的添加剂与矿物油基础油分离。 ( 3. Cody， R . B.；Laramee，J.A . ； Du r st， H. D. Anal. Chem.2005，77，2297-2302 ) 结论 ( 针对与润滑油组分相关的各种类型化合物的表征， ASAP提供了一种简单、通 用的方法 ) ASAP可通过电荷转移(对于非极性物质)和质子转移(对于极性较强的物质)两种机制电离具有不同极性的多种化合物 加入甲醇可促进润滑油中极性添加剂的电离 ( 润滑油的IMS-MS分析结果清晰揭示了与组分相关的结构模式 ) ( 将IMS-MS用作正交分离技术并借助DriftScope2软件，可从矿物油基础油中 分离出添加剂 ) ( 研究结果表明， ASAPIMS-MS与精确质量测定相结合，可快速完成复杂样品的指纹图谱分析 ) 要下载此海报副本，请访问WWW.WATERS.COM/POSTERS. 扫一扫，关注沃特世微信 Waters 沃特斯中国有限公司沃特世科技(上海)有限公司 北京：010-52093866 THE SCIENCE OF WHAT'S POSSIBLE. 上海：021-61562666 广州：020-28296555 成都：028-67653588 香港：852-29641800 Waters和The Science of What’s Possible是沃特世公司的注册商标。 免费售后服务热线：800(400)820 2676www.waters.com ASAP与离子淌度质谱相结合用于新鲜润滑油和废润滑油分析 ASAP与离子淌度质谱相结合用于新鲜润滑油和废润滑油分析 本文介绍了将ASAP(图1)与Synapt G2高清质谱仪(HDMS)上的离子淌度装置相结合用于快速检测和鉴定新鲜润滑油及废润滑油中添加剂和组成的研究。Synapt G2结合比上一代仪器更高效的淌度和更高分辨率的ToF，以及新型检测系统，可在更宽动态范围提供新纬度的高分辨率精确质量检测性能，是分析如润滑油样复杂样品的理想之选。